基于opnet的csmacd协议的实现 - 图文(2)

基于OPNET的CSMA/CD协议的实现

1 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

以太网是当今最重要的一种局域网建网技术，其特点是灵活、简单和易于实现，长久以来，其他技术一直难以取代其地位，以太网所采用的访问控制仍然是数据交换重要基础之一。依照OSI参照模型，介质访问控制MAC（Medium Access Control）子层起到了共享广播信道分配作用。信道分配方法有静态分配和动态分配两种。信道静态分配方法均不能有效地处理通信的突发性，信道动态分配能够解决该问题。下面就以太网密切相关的载波监听多路访问和碰撞检测协议进行讨论。

从与OSI参考模型的对应关系可以看出，广义的以太网相关内容涉及到网络、数据链路和物理层等。在狭义情况下，以太网只包括数据链路、物理等两层。物理层主要是指以太网的物理介质，不同标准的以太网有不同的物理介质。数据链路层主要是指以太网的物理介质，不同标准的以太网有不同的物理介质。数据链路层主要是指设备如何访问物理层规定的介质，并规定了数据格式，IEEE802标准中数据链路层又可分为两个子层:逻辑链路控制层和介质访问控制层(MAC)。该层功能主要体现在以太网设备的二层交换功能上，即将数据封装成以太网数据帧格式，通过MAC地址完成寻址。OSI参考模型中的网络层主要完成在网络的源、目的地址间建立逻辑连接，而在以太网中，第三层主要完成以太网间的路由，三层寻址与交换是依据IP地址实现的。

载波监听多路访问和碰撞检测协议CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access Protocol With Collision Detection)在介质共享的局域网中，用户终端需要通过共享信道检测到其它用户终端在干什么，从而相应地调整自己的动作。网络站点监听载波是否存在(即有传输)并相应动作的协议，这就是载波监听协议(Carrier Sense Protocol)。载波监听协议主要是用来避免用户间的冲突，确保一个时间内只有一台用户终端在收/发数据。

CSMA/CD协议是对ALOHA协议(一种基于地面无线广播通信而创建、适用于无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统)的改进，用于在监听到信道发送数据时有无冲突产生，若站点检测到冲突就取消传送。大大的提高了信道的利用率。

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1.2 本文的组织

本论文研究的主要目标是：使用网络仿真软件OPNET，对信道共享技术的ALOHA、CSMA/CD协议建模仿真。实现在ALOHA信道共享协议中加入载波监听使网络性能的整体提高；再在CSMA的基础上，加入冲突检测使网络性能得到的再次优化。

第一章绪论介绍了CSMA/CD协议研究背景；分析并综述相关研究的现状；最后提出研究目标，说明本文组织情况。

第二章介绍了相关的MAC接入协议的知识，包括计算机网络体系结构、OSI参考模型以及信道共享的相关内容。

第三章介绍利用OPNET Modeler进行仿真的相关技术。详细介绍了OPNET Modeler进行仿真的相关内容：网络仿真技术、建模概述、三层建模机制。

第四章介绍了ALOHA协议和CSMA协议仿真研究。首先建立了ALOHA协议的仿真模型及对ALOHA模型进行修改建立CSMA模型，然后对这两种模型进行仿真比较。最后在CSMA的基础上加上了冲突检测，并进行仿真。

第五章总结与展望，总结本文的工作，并展望下一步的工作。

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2 MAC接入协议的分析

2.1 计算机网络体系结构

计算机网络体系结构，是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。计算机网络是一个非常复杂的系统，需要解决的问题很多并且性质各不相同。所以，在ARPANET设计时，就提出了“分层”的思想，即将庞大而复杂的问题分为若干较小的易于处理的局部问题。

1974年美国IBM公司按照分层的方法制定了系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。现在SNA已成为世界上较广泛使用的一种网络体系结构。

一开始，各个公司都有自己的网络体系结构，就使得各公司自己生产的各种设备容易互联成网，有助于该公司垄断自己的产品。但是，随着社会的发展，不同网络体系结构的用户迫切要求能互相交换信息。为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO于1977年成立专门机构研究这个问题。1978年ISO提出了“异种机连网标准”的框架结构，这就是著名的开放系统互联参考模型OSI。

OSI得到了国际上的承认，成为其他各种计算机网络体系结构依照的标准，大大地推动了计算机网络的发展。20世纪70年代末到80年代初，出现了利用人造通信卫星进行中继的国际通信网络。网络互联技术不断成熟和完善，局域网和网络互联开始商品化。

2.2 参考模型

对于计算机网络分层体系结构的描述，通常选用的模型有OSI参考模型和TCP/IP参考模型。

OSI (Open System Interconnection Reference Model)，将整个通信功能划分为7个层次，分层原则如下：

1）网络中各结点都有相同的层次 2）不同结点的同等层具有相同的功能 3）同一结点内相邻层之间通过接口通信

4）每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务 5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信 这七层为：

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第七层：应用层；第六层：表示层；第五层：会话层；第四层：传输层；第三层：网络层；第二层：数据链路层；第一层：物理层；

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